JPH0744367B2 - 誘電体フィルタの入出力結合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主としてマイクロ波帯域で用いる誘電体フィ
ルタに関し、更に詳しくは、誘電体共振器の長手方向端
面に導体膜が無い溝を形成し入出力端子の電極部を挿入
することにより、結合位置を自由に可変できるようにし
た入出力結合構造に関するものである。

このフィルタは自動車電話等の移動体通信や衛星通信な
どの分野で用いられる。

［従来の技術］ 誘電体フィルタとしては、ほぼ直方体状の誘電体ブロッ
クの長手方向に複数の共振子穴を並設し、共振子穴が開
口している面の一方（開放面）を除く外表面と共振子穴
の内壁面に導体膜を形成したλ/4型の誘電体同軸共振器
を用いるものがある。

このような誘電体フィルタの入出力結合構造は様々であ
り、両端に位置する共振子穴の開放端に結合コンデンサ
を取り付ける方式、共振子穴の内部に別の誘電体を介し
て導体を挿入する方式、共振子穴から離れた位置に別の
穴を設けて導体棒を挿入する方式などがある。その他、
誘電体ブロックの長手方向端面の開放面寄りの部分に、
外導体から切り離された島状の入出力電極パターンを形
成して共振素子との間で誘電体を介して容量結合させる
方式がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の入出力結合構造は、大部分、誘電体共振器の開放
面側に形成されている。しかし入出力が同一面に形成さ
れていると次のような欠点が生じる。入出力間に容量が
構成され結合が起こるため、入力の一部がフィルタを通
過した信号と合成されて出力に現れる。また入出力端子
が同一方向に引き出されるため部品の配置が制約され
る。

誘電体ブロックの端面に入出力電極パターンを形成する
方式は、リード線の引出し方によって上記の問題を解決
可能であるが、スクリーン印刷等により端面に正確な電
極パターンを形成する必要があり、作業性が悪い。また
電極パターンによって入出力結合特性が決まるため、後
で調整するにはパターンを削るなどの煩瑣な作業が要求
されるし、調整できるとしてもその範囲は極く狭いもの
に限られる。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、リード部を開放面以外の方向にも容易に引き出すこ
とができ、入出力結合特性を広い範囲にわたって自由に
可変でき、しかも組み立て易い誘電体フィルタの入出力
結合構造を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため本発明では、誘電体同軸共振
器の長手方向端面に、開放面から短絡面に至る溝を形成
する。この誘電体共振器は、複数の共振子穴を誘電体ブ
ロックの長手方向に並設し、共振子穴の内面と誘電体ブ
ロックの外表面に導体膜を形成した1/4波長型である。
なお溝内には導体膜は形成しない。そして、その溝内に
入出力端子の電極部を挿入し、適当な位置で固定する。
本発明はこのように構成した誘電体フィルタの入出力結
合構造である。

［作用］ 誘電体ブロックの両端に位置する共振子穴により構成さ
れる共振素子と、端面の入出力端子の電極部とが誘電体
を介して対向して容量をもち結合する。電極部は溝内で
移動可能であり、開放面側から短絡面側へと位置が変わ
ると結合の容量成分とインダクタンス成分が変化し、結
合特性（インピーダンスや位相）が変わる。従って、溝
内での電極部の挿入位置を変えることで、結合位置を選
択でき、結合特性の調整が可能となる。

電極部は端面の溝に納まっているため、リード部は溝の
隙間を通って端面に直角な方向にも容易に引き出すこと
が出来る。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。誘電体
共振器の基本的な構成は、その端面構造を除けば従来技
術と同様であってよい。チタン酸バリウム等の高誘電率
材料の焼結体からなる直方体状の誘電体ブロック10の長
手方向に、間隔をおいて２個の共振子穴12をを形成する
と共に、それらの間に結合子穴14を設ける。そして共振
子穴12が開口している面の一方を開放面（第１図では上
面）、他方を短絡面（第１図では下面）として、開放面
を除く誘電体ブロック外表面の大部分と共振子穴12の内
壁面に導体膜を形成する。同図において、影線を付した
部分が導体膜を有する面、、細かな点々を付した部分は
導体膜が無く誘電体の素地が露出している面を表してい
る。導体膜は例えば銀ペーストの焼付け等による極く薄
い導電材の層であってよい。

さて本発明では、このような誘電体共振器において、そ
の長手方向端面に開放面から短絡面に至る導体膜の無い
溝16を形成し、その溝16内に入出力端子18の電極部20を
挿入固定して入出力結合構造を形成している。

この実施例では入出力端子18は、溝内に納まる電極部20
と外部接続用のリード部22とが一体化されている金属板
の打抜き成形品である。リード部22は電極部20に対して
直角に折り曲げられて溝16から引き出されている。また
溝16は、端面側が狭幅で奥側が広幅である断面形状を有
している。ここでは「あり溝」状である。前記電極部20
はこの溝16の広幅部分に嵌合し、溝内で溝に沿って摺動
可能である。

電極部20の挿入位置が結合位置となり、そこで共振子穴
12による共振素子と電極部20とが間の誘電体を介して容
量をもち結合する。適当な結合位置を選択し、その位置
で接着剤などにより固定する。これによって所望の入出
力結合特性が得られる。

第２図Ａ〜Ｃは入出力端子の他の例を示している。各例
のように電極部にバネ性の突出部を設けると、そのバネ
性を利用して溝内で仮止めができ、組立て・調整の作業
性が向上する。

第３図は本発明の他の実施例を示している。基本的な誘
電体共振器の構成は第１図と同様であるから、対応する
部分には同一符号を付し、それらについての説明は省略
する。この実施例では溝26をΩ形状にし、入出力端子28
の電極部30もそれに合致したスリット入り円筒形になっ
ている。このような形状でも容量がとれるため入出力結
合させることができる。スリットによってバネ性をもた
せている。電極部30とリード部32が一体になっており、
リード部32は開放面側に引き出すこともできるし、直角
に折り曲げ溝26の隙間から横方向に引き出すこともでき
る。

溝や電極部は、平板状や円筒状に限らず、所定の容量と
れるなら多角筒、多角柱など任意の形状であってよい。

第４図〜第６図は本発明に係る誘電体フィルタの面実装
例を示している。誘電体共振器40を回路基板42上に横置
きし、ストリップライン44に入出力端子46を接続する。
そのため入出力端子46のリード部先端48が基板面に一致
するように成形してある。第６図では誘電体共振器40を
アース金具50で覆い開放面からの電波洩れを防いでい
る。アース金具50の上面に長穴52を形成して半田を流
し、内部の誘電体共振器の導体膜に電気的・機械的に接
続する。アース金具50の下端四隅の舌片部50aで回路基
板のアースに接続し固定する。このようにして面実装が
可能となる。

第７図及び第８図は他の入出力結合位置を示している。
入出力端子46の電極部54が短絡面に近く、短絡面から共
振子穴長さの1/3以下になると、容量結合成分とインダ
クタンス成分が相殺して入出力結合が弱くなる。その場
合には電極部54の端部と短絡面とを半田付け56により接
続することも有効である。

次に実験結果について述べる。測定に用いた誘電体共振
器60の寸法を第９図A,Bに示し、測定治具62を第９図Ｃ
に示す。実験では電極部としてスプリングピン64を用い
て溝に挿入し、0.25mmφの錫メッキ銅線66でコネクタ部
68に接続した。入力側は4mmのピンの挿入位置を変え、
出力側は9mmのピンの中間まで開放面側から挿入した。
測定結果を第10図〜第12図に示す。各図において、Ａは
ピンの位置、Ｂはフィルタ特性（横軸は１目盛が20MH
z）、Ｃはスミスチャートである。B,Cで対応する３個所
にマーカー１〜３を付してある。各マーカーのデータは
次表の通りである。

実験ではスプリングピンの長さが誘電体共振器高さに比
して長かっため位相廻りが平均化されている。そのため
必要な容量との兼ね合いにもよるが、実際にはもう少し
短い電極部を用いることが望ましい。しかしこの実験結
果から、電極部の挿入位置によって結合のインピーダン
スが変わり位相が変化することが分かる。

なお上記の実施例では全て共振子穴が２個になっている
が、３個以上の場合にも本発明は適用できることは無論
である。

［発明の効果］ 本発明は上記のように誘電体共振器の端面に開放面から
短絡面に至る導体膜の無い溝を形成し、その溝内に入出
力端子の電極部を挿入固定して結合を行わせる構成だか
ら、同一共振器構造であっても入出力端子の位置、結合
インピーダンス、位相を変えることができる。これらの
調整は溝内での電極部の位置をずらすだけでよく、作業
は極めて容易に行なえる。このため面実装部品としてス
トリップラインに接続する場合に部品配置の制約が緩和
される。また溝を利用して端面に直角な方向にも入出力
端子のリード部を自由に引き出すことができ、フィルタ
を通過しない入出力の結合を防止できる。

更に本発明では結合インピーダンス、位相を調整できる
ため共用器として位相合成を行う場合、線路の長さ及び
ストリップラインの幅を変えることなく、与えられた配
線の長さでフィルタの位相を合わせ込むことが可能とな
り、製品の信頼性を低下させることなく、安価なフィル
タが製造可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る誘電体フィルタの一実施例を示す
斜視図、第２図は入出力端子の例を示す斜視図、第３図
は本発明の他の実施例を示す分解斜視図、第４図は本発
明の誘電体フィルタの面実装例を示す斜視図、第５図は
その平面図、第６図はアース金具を取り付けた状態を示
す斜視図、第７図は本発明の他の実施例を示す斜視図、
第８図はその部分断面図である。第９図は実験で用いた
誘電体共振器と測定治具の説明図、第10図、第11図、第
12図はそれぞれ実験結果を示す説明図である。 10……誘電体ブロック、12……共振子穴、14……結合子
穴、16……溝、18……入出力端子、20……電極部、22…
…リード部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御手洗 将伸 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−223802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165103（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−42607（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−133101（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】1/4波長型誘電体同軸共振器の長手方向端
   面に、開放面から短絡面に至る導体膜の無い溝を形成
   し、その溝内に入出力端子の電極部を挿入固定する誘電
   体フィルタの入出力結合構造。
2. 【請求項２】入出力端子は、溝内に納まる電極部と外部
   接続用のリード部とが一体化されている金属板の成形品
   である請求項１記載の入出力結合構造。
3. 【請求項３】電極部にバネ性をもたせ、そのバネ性によ
   り溝内で仮止めする請求項１又は２記載の入出力結合構
   造。
4. 【請求項４】溝は端面側が狭幅で奥側が広幅となる断面
   形状をなしている請求項１、２又は３記載の入出力結合
   構造。
5. 【請求項５】請求項１記載の入出力結合構造において、
   溝内での電極部挿入位置を可変して結合特性の調整を行
   う誘電体フィルタの入出力結合調整方法。